本發(fā)明涉及運(yùn)動心電噪聲處理，特別是涉及一種運(yùn)動心電噪聲模擬方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、心電信號能夠反映出心臟活動狀況，是心血管健康的重要指標(biāo)。常規(guī)心電圖是在被測者處于平靜狀態(tài)下測量的結(jié)果，而運(yùn)動心電圖要求被測者在一定運(yùn)動負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行測量。在運(yùn)動狀態(tài)下，心臟的負(fù)荷增大，冠心病、心肌缺血等癥狀容易在心電信號中表現(xiàn)出來，所以運(yùn)動狀態(tài)下的心電信號更能反映出心臟的健康狀況。

2、然而，運(yùn)動時(shí)測量者大幅運(yùn)動，皮膚與電極片會不斷的發(fā)生相對移動，除了心電外的其他生物電信號也大量產(chǎn)生，比如呼吸時(shí)肺部肌肉收縮產(chǎn)生的電位變化，同時(shí)，若運(yùn)動幅度過大，電極和皮膚接觸面之間會分泌汗液，這些因素會導(dǎo)致在進(jìn)行運(yùn)動心電測量時(shí)，皮膚和電極接觸處阻抗和極化電壓等不斷發(fā)生變化，從而引入噪聲，干擾運(yùn)動心電的分析。

3、目前，相關(guān)的領(lǐng)域已經(jīng)有了很多的運(yùn)動心電去噪方法，例如自適應(yīng)濾波和基于深度學(xué)習(xí)的運(yùn)動心電去噪，但是運(yùn)動時(shí)噪聲的影響因素多、分析復(fù)雜，這些方法都無法真正做到完全的去噪，并且，在進(jìn)行濾波時(shí)，除了噪聲外，很多有用的非噪聲信號也可能被一同濾除，影響運(yùn)動心電的分析。因此，如何確定運(yùn)動心電中的噪聲信號是一個(gè)亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)動心電噪聲模擬方法及裝置，能夠定量地模擬出不同影響因素在心電信號中引入的噪聲，為運(yùn)動心電的去噪和分析提供幫助。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種運(yùn)動心電模擬方法，包括：

4、通過心電信號發(fā)生器產(chǎn)生模擬心電；

5、模擬心電信號通過連接線傳輸?shù)郊偃讼鄳?yīng)位點(diǎn)，將電極片帖在假人相應(yīng)采集位點(diǎn)，進(jìn)行心電采集；

6、確定整體或單點(diǎn)運(yùn)動心電噪聲模擬；

7、進(jìn)行單點(diǎn)運(yùn)動心電噪聲模擬，確認(rèn)將要模擬的噪聲類型，對相應(yīng)模塊電路進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；

8、對運(yùn)動時(shí)分泌的汗液模擬，裝置根據(jù)設(shè)定的參數(shù)輸出生理鹽水；

9、對運(yùn)動時(shí)皮膚-電極接觸阻抗變化進(jìn)行模擬，裝置根據(jù)設(shè)定的參數(shù)改變阻抗數(shù)值；

10、對運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的極化電壓進(jìn)行模擬，裝置根據(jù)設(shè)定參數(shù)輸出不同的電信號與心電信號進(jìn)行疊加；

11、對運(yùn)動時(shí)電極片的移動和導(dǎo)聯(lián)線的抖動進(jìn)行模擬，根據(jù)所設(shè)定參數(shù)帶動電極片振動以及拉動導(dǎo)聯(lián)線。

12、優(yōu)選地，對運(yùn)動時(shí)分泌的汗液模擬，裝置根據(jù)設(shè)定的參數(shù)輸出生理鹽水，具體包括：

13、配置好與人體汗液濃度相近的生理鹽水；

14、蠕動泵兩邊接入軟管，一邊用于抽取生理鹽水，另外一邊將抽取的生理鹽水輸送到電極片-假人接觸點(diǎn)；

15、蠕動泵按找所設(shè)定的汗液量轉(zhuǎn)動對應(yīng)的圈數(shù)，定量輸送生理鹽水；

16、基于所述的參數(shù)設(shè)定，心電采集前端能夠采集得到引入了汗液影響因素的心電信號。

17、優(yōu)選地，對運(yùn)動時(shí)皮膚-電極接觸阻抗變化進(jìn)行模擬，裝置根據(jù)設(shè)定的參數(shù)改變阻抗數(shù)值，具體包括：

18、將阻抗模擬電路接入到每個(gè)采集位點(diǎn)之后，模擬人體-電極片的接觸阻抗，阻抗電路中加入了電容，用于模擬阻抗隨信號頻率增大而減??；

19、阻抗模擬根據(jù)所設(shè)定的參數(shù)按照特定的幅度、速度進(jìn)行變化，實(shí)現(xiàn)阻抗的振蕩變化，對人體運(yùn)動時(shí)人體-電極片的接觸阻抗變化進(jìn)行模擬；

20、基于所設(shè)定的阻抗變化，心電采集前端能夠采集得到引入了阻抗影響因素的心電信號。

21、優(yōu)選地，對運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的極化電壓進(jìn)行模擬，裝置根據(jù)設(shè)定參數(shù)輸出不同的電信號與心電信號進(jìn)行疊加，具體包括：

22、通過單片機(jī)控制輸出dac信號，通過dac輸出一個(gè)低頻且幅度較小的正弦波來模擬呼吸引起的電位變化，通過dac模擬輸出高斯白噪聲到采集前端來模擬肌肉電活動引入的高頻噪聲，對于不規(guī)則且突變的噪聲，通過讓單片機(jī)dac輸出不同的脈沖來進(jìn)行模擬；

23、輸出的dac電信號與其中一條通道的心電信號通過放大倍數(shù)為1的加法器進(jìn)行疊加；

24、基于疊加了dac電信號的心電信號，心電采集前端能夠采集得到引入了極化電壓變化的心電信號。

25、優(yōu)選地，對運(yùn)動時(shí)電極片的移動和導(dǎo)聯(lián)線的抖動進(jìn)行模擬，根據(jù)所設(shè)定參數(shù)帶動電極片振動以及拉動導(dǎo)聯(lián)線，具體包括：

26、振動馬達(dá)固定于電極片附近，導(dǎo)聯(lián)線固定在舵機(jī)旋轉(zhuǎn)扇葉上；

27、根據(jù)所設(shè)定的參數(shù)，振動馬達(dá)以一定的頻率進(jìn)行振動，帶動電極片與假人的測量位點(diǎn)發(fā)生摩擦，模擬運(yùn)動時(shí)電極片與皮膚間的相對運(yùn)動；

28、根據(jù)所設(shè)定的參數(shù)，舵機(jī)以一定的幅度和速度扯動導(dǎo)聯(lián)線，模擬運(yùn)動時(shí)導(dǎo)聯(lián)線的抖動；

29、基于馬達(dá)振動和舵機(jī)拉扯導(dǎo)聯(lián)線的狀態(tài)，心電采集前端能夠采集得到引入了模擬電極片相對運(yùn)動和導(dǎo)聯(lián)線抖動噪聲的心電信號。

30、進(jìn)行整體運(yùn)動心電噪聲模擬，確定所要模擬的運(yùn)動強(qiáng)度；

31、根據(jù)上述的運(yùn)動強(qiáng)度調(diào)節(jié)振動臺的振動幅度，帶動假人整體振動，同時(shí)相應(yīng)的采集設(shè)備采集整體振動軌跡并儲存。

32、優(yōu)選地，整體運(yùn)動心電噪聲模擬，還包括單點(diǎn)運(yùn)動心電噪聲模擬中的不同的模擬方法相疊加：

33、根據(jù)需要模擬的運(yùn)動強(qiáng)度，同時(shí)設(shè)定好蠕動泵、阻抗模擬電路、dac電信號輸出裝置、振動馬達(dá)和舵機(jī)的參數(shù)；

34、多種影響因素同時(shí)疊加到模擬心電信號中，模擬運(yùn)動時(shí)同時(shí)引入心電信號中的不同噪聲；

35、基于設(shè)定的不同模擬噪聲因素疊加，心電采集前端能夠采集得到引入了多種噪聲因素的心電信號。

36、根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

37、本發(fā)明提供的運(yùn)動心電噪聲模擬方法，通過心電信號發(fā)生器將模擬心電傳輸?shù)侥M假人相應(yīng)位點(diǎn)，根據(jù)模擬需求，選擇進(jìn)行單點(diǎn)噪聲模擬或整體噪聲模擬。進(jìn)行單點(diǎn)噪聲模擬，通過蠕動泵定量抽取生理鹽水來模擬運(yùn)動時(shí)人體的汗液分泌，通過控制阻抗電路的阻抗使其動態(tài)變化，從而實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動時(shí)皮膚-電極接觸阻抗變化的模擬，通過dac電路輸出不同的電信號與心電信號疊加來模擬運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的極化電壓變化，通過振動馬達(dá)帶動電極片振動和舵機(jī)拉動導(dǎo)聯(lián)線來模擬運(yùn)動時(shí)電極片的相對移動和導(dǎo)聯(lián)線抖動；進(jìn)行整體噪聲模擬，首先通過振動平臺振動來模擬人體運(yùn)動的整體振動，然后通過將單點(diǎn)噪聲模擬中不同的模擬方法進(jìn)行疊加，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動時(shí)同時(shí)產(chǎn)生的多種噪聲進(jìn)行模擬。

38、本發(fā)明還提供了一種運(yùn)動心電噪聲模擬裝置，該裝置包括：

39、模擬假人，用于模擬人體產(chǎn)生電信號；

40、振動臺，用于模擬運(yùn)動時(shí)的整體振動；

41、單點(diǎn)運(yùn)動噪聲模擬硬件，用于模擬運(yùn)動時(shí)單個(gè)采集位點(diǎn)中引入的不同噪聲；

42、優(yōu)選地，所述的模擬假人包括：

43、心電采集位點(diǎn)，用于模擬心電采集時(shí)電極片的粘貼位點(diǎn)；

44、導(dǎo)電凝膠材料，用于模擬人體皮膚與電極片接觸時(shí)的導(dǎo)電部分；

45、模擬假人外殼，用于模擬真實(shí)人體體積和人體外型；

46、心電發(fā)生器連接線，用于傳輸心電發(fā)生器產(chǎn)生的模擬心電信號；

47、優(yōu)選地，所述的振動臺包括：

48、幅度可調(diào)振動床，用于模擬人體在不同運(yùn)動狀態(tài)下的整體振動；

49、軌跡采集模塊，用于采集振動床整體的振動軌跡；

50、優(yōu)選地，所述的單點(diǎn)運(yùn)動噪聲模擬硬件包括：

51、可調(diào)阻抗電路，用于模擬皮膚-電極間的接觸阻抗；

52、生理鹽水輸送裝置，用于定量模擬運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的汗液；

53、數(shù)模轉(zhuǎn)換(dac)電路，用于模擬運(yùn)動心電中的極化電壓變化；

54、振動馬達(dá)和舵機(jī)，用于模擬人體在測量運(yùn)動心電時(shí)電極片與皮膚間的相對運(yùn)動以及導(dǎo)聯(lián)線的抖動。

55、因本發(fā)明提供的運(yùn)動心電噪聲模擬裝置達(dá)到的技術(shù)效果與本發(fā)明上述提供的運(yùn)動心電噪聲模擬方法達(dá)到的技術(shù)效果相同，故在此不再進(jìn)行贅述。